基于分子动力学的纳机电开关的静态分析

采用分子动力学方法分析了纳机电开关中碳纳米管悬臂梁的静态特性。仿真中C—C原子间相互作用采用Tersoff-Brenner势函数,C—Cu及Cu—Cu间相互作用采用L-J势函数,并同时采用截断半径和邻域列表法以提高运算速度。首先模拟了纳机电开关的开和关两种工作状态,得出开关的闭合电压为1.0 V,然后模拟了碳纳米管的弯曲变形情况,结果表明,当电压小于1.0 V时,碳纳米管弯曲符合经典弹性理论;当电压介于1.0 V^1.9 V时碳纳米管中出现Stone-Wales变形;当电压达到1.9 V后,碳纳米管中逐渐出现塌陷结构甚至孔洞;当电压达到2.9 V时,碳纳米管完全断裂。最后分析了碳纳米管原子间的受力情况,结果表明,纳机电开关的最薄弱环节是电极与碳纳米管之间的结合处。所得模拟和分析结果为纳结构器件的进一步设计和优化提供了理论依据。